處理包括水相和有機(jī)相的流體混合物的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】公開了一種處理包括水相和有機(jī)相的流體混合物的系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)包括：第一過濾器設(shè)備；和第二過濾器設(shè)備；第一過濾器設(shè)備包括具有入口、第一出口和第二出口的外殼，在入口和第一出口之間限定第一流體流動路徑和在入口和第二出口之間限定第二流體流動路徑，以及包括橫跨第一流體流動路徑的多孔親水膜的親水過濾器元件；和第二過濾器設(shè)備包括具有入口、第一出口和第二出口的外殼，在入口和第一出口之間限定第一流體流動路徑和在入口和第二出口之間限定第二流體流動路徑，以及橫跨第一流體流動路徑的疏水過濾器元件。
【專利說明】處理包括水相和有機(jī)相的流體混合物的系統(tǒng)和方法

【背景技術(shù)】
[0001] 可從含水、油和固體的混合物中去除水和油。例如，在替代燃料市場，一些公司使 用三相分離器將水相與油相和固相分離。其他分離方法包括，例如，使用一種或多種離心 機(jī)。
[0002] 然而，常規(guī)分離方法低效和/或昂貴。
[0003] 本發(fā)明用以改善現(xiàn)有技術(shù)中的至少一些缺陷。相據(jù)下面說明書的描述本發(fā)明的這 些優(yōu)點(diǎn)以及其他優(yōu)點(diǎn)是顯然的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案，提供一種處理包括水相和有機(jī)相的流體的系統(tǒng)，該 系統(tǒng)含第一過濾器設(shè)備以及第二過濾器設(shè)備，所述第一過濾器設(shè)備包括具有入口、第一出 口和第二出口的外殼，在入口和第一出口之間限定第一流體流動路徑和在入口和第二出口 之間限定第二流體流動路徑，以及包括橫跨第一流體流動路徑的多孔親水膜的親水過濾器 元件；所述第二過濾器設(shè)備包括具有入口、第一出口和第二出口的外殼，在入口和第一出口 之間限定第一流體流動路徑和在入口和第二出口之間限定第二流體流動路徑，以及橫跨第 一流體流動路徑的疏水過濾器元件。所述過濾器設(shè)備可串聯(lián)或并聯(lián)設(shè)置。在一個優(yōu)選實(shí)施 方案中，第一過濾器設(shè)備的第二出口與第二過濾器設(shè)備的入口流體聯(lián)通。
[0005] 在一些實(shí)施方案中，疏水過濾器兀件包括多孔疏水膜。在一個優(yōu)選實(shí)施方案中，疏 水過濾器元件包括顆粒涂層的多孔親水膜或顆粒涂層的多孔疏水膜，其中，顆粒具有的臨 界潤濕表面張力（CWST)為約25達(dá)因/厘米（約2· 5X 10_2N/m)或更少，通常，CWST的范圍 在約22達(dá)因/厘米至約16達(dá)因/厘米（約2. 2 X l(T2N/m至約1. 6 X l(T2N/m)，且涂層在膜 的上游表面。優(yōu)選地，涂層中的顆粒包括PTFE顆粒。通常，涂層下方的多孔膜的CWST在從 約23達(dá)因/厘米至約78達(dá)因/厘米的范圍內(nèi)（約2. 3X l(T2N/m至約7. 8X l(T2N/m)。
[0006] 在另一個實(shí)施方案中，提供一種處理含連續(xù)水相和非連續(xù)有機(jī)相的流體混合物的 方法（混合物優(yōu)選也包括固相）。
[0007] 在一個優(yōu)選實(shí)施方案中，該方法包括將連續(xù)水相和非連續(xù)有機(jī)相的混合物通入第 一過濾器設(shè)備的入口，所述第一過濾器設(shè)備包括具有入口、第一出口和第二出口的外殼，在 入口和第一出口之間限定第一流體流動路徑和在入口和第二出口之間限定第二流體流動 路徑，其中橫跨第一流體流動路徑設(shè)置了具有上游表面和下游表面的親水過濾器元件；將 該混合物切向于上游表面通過；將連續(xù)水相沿第一流體流動路徑通過親水過濾器元件并通 過第一出口，將水相減少的含非連續(xù)有機(jī)相的流體切向于上游表面通過并沿第二流體流動 路徑并通過第二出口，通過第二過濾器設(shè)備的入口，所述第二過濾器設(shè)備包括具有入口、第 一出口和第二出口的外殼，在入口和第一出口之間限定第一流體流動路徑和在入口和第二 出口之間限定第二流體流動路徑，其中橫跨第一流體流動路徑設(shè)置了具有上游表面和下游 表面的疏水過濾器元件；將水相減少的含非連續(xù)有機(jī)相的流體切向于上游表面通過；將非 連續(xù)有機(jī)相沿第一流體流動路徑通過疏水過濾器元件并通過第一出口，將水相減少的非連 續(xù)有機(jī)相減少的流體切向于上游表面通過并沿第二流體流動路徑并通過第二出口。
[0008] 優(yōu)選地，在合適的條件下回收至少通過疏水過濾器元件的非連續(xù)有機(jī)相以進(jìn)一步 加工，再循環(huán)或處置掉。
[0009] 在另一個實(shí)施方案中，其中流體混合物包括連續(xù)水相、非連續(xù)有機(jī)相和固相，該方 法包括將混合物通入第一過濾器設(shè)備的入口，將混合物切向于上游表面通過；將連續(xù)水相 沿第一流體流動路徑通過親水過濾器元件并通過第一出口，將水相減少的含非連續(xù)有機(jī)相 且含固體的流體切向于上游表面通過，并沿第二流體流動路徑并通過第二出口，通過第二 過濾器設(shè)備的入口，將水相減少的含非連續(xù)有機(jī)相且含固體的流體切向于上游表面通過； 將非連續(xù)有機(jī)相沿第一流體流動路徑通過疏水過濾器元件并通過第一出口，將水相減少的 非連續(xù)有機(jī)相減少的含固體的流體切向于上游表面通過，并沿第二流體流動路徑并通過第 二出口。
[0010] 在一些實(shí)施方案中，在新的或附加的流體混合物通入第一過濾器設(shè)備的入口之 前，水相減少的非連續(xù)有機(jī)相減少的流體通過第二過濾器的第二出口，并與新的或附加的 流體混合物混合。可替代地，或附加地，該方法可包括滲濾，其中在新的或附加的流體混合 物通入第一過濾器設(shè)備的入口之前，附加的流體與新的或附加的流體混合物混合。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1圖解說明了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案使用的系統(tǒng)，其中過濾器設(shè)備串聯(lián)設(shè)置，該 系統(tǒng)也包括任選的滲濾罐和環(huán)路，以及任選的截留物排放處。
[0012] 圖2圖解說明了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案使用的另一系統(tǒng)，其中過濾器設(shè)備串聯(lián)設(shè) 置，其中可首先設(shè)置兩個過濾器設(shè)備中的任何一個。
[0013] 圖3說明了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案使用的其他系統(tǒng)，其中圖3A說明了單泵并聯(lián)回 路，圖3B說明了雙泵并聯(lián)回路。
[0014] 圖4是說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案使用包括第一和第二過濾器設(shè)備的系統(tǒng)的通過 量與僅使用第二過濾器設(shè)備相比較的圖。
[0015] 圖5是說明根據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施方案使用包括第一和第二過濾器設(shè)備的系統(tǒng) 的通過量與僅使用第二過濾器設(shè)備相比較的圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016] 有利地，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可用于從初始含高表面能連續(xù)液相以及低表面 能不連續(xù)液相這兩相的混合物中分離高表面能連續(xù)液相（優(yōu)選地，水相，如水），以及低表 面能不連續(xù)液相，優(yōu)選有機(jī)相（更優(yōu)選油）。
[0017] 另外，分離水相可用于保持有機(jī)相濃度，其使有機(jī)相濃度保持在所需高水平，并允 許油流量在較長時間段內(nèi)保持高水平。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方案，提供處理包括水相和有機(jī)相的流體的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包 括第一過濾器設(shè)備以及第二過濾器設(shè)備，第一過濾器設(shè)備包括具有入口、第一出口和第二 出口的外殼，在入口和第一出口之間限定第一流體流動路徑和在入口和第二出口之間限定 第二流體流動路徑，以及包括橫跨第一流體流動路徑的多孔親水膜的親水過濾器元件；以 及第二過濾器設(shè)備包括具有入口、第一出口和第二出口的外殼，在入口和第一出口之間限 定第一流體流動路徑和在入口和第二出口之間限定第二流體流動路徑，以及橫跨第一流體 流動路徑的疏水過濾器元件。該過濾器設(shè)備可串聯(lián)設(shè)置（其中，包括親水過濾器元件的過 濾器設(shè)備位于包括疏水過濾器元件的過濾設(shè)備的上游，或包括疏水過濾器元件的過濾設(shè)備 位于包括親水過濾器元件的過濾器設(shè)備的上游）或并聯(lián)設(shè)置。在一個優(yōu)選實(shí)施方案中，第 一過濾器設(shè)備的第二出口與第二過濾器設(shè)備的入口流體聯(lián)通。
[0019] 在一些實(shí)施方案中，疏水過濾器元件包括多孔疏水膜。在其他實(shí)施方案中，疏水元 件包括顆粒涂層的多孔親水膜或顆粒涂層的多孔疏水膜，其中，顆粒具有的臨界潤濕表面 張力（CWST)為約25達(dá)因/厘米（約2· 5X 10_2N/m)或更少，一般地，CWST的范圍在約22 達(dá)因/厘米至約16達(dá)因/厘米（約2.2Xl(T 2N/m至約1.6Xl(T2N/m)。優(yōu)選地，涂層中的 顆粒包括PTFE顆粒。一般地，涂層下方的多孔膜的CWST在從約23達(dá)因/厘米至約78達(dá) 因/厘米的范圍內(nèi)（約2. 3 X l(T2N/m至約7. 8 X l(T2N/m)。
[0020] 在另一個實(shí)施方案中，提供處理包含連續(xù)水相和非連續(xù)有機(jī)相的流體混合物的方 法（混合物優(yōu)選也含固相）。
[0021] 在一個優(yōu)選實(shí)施方案中，該方法包括將連續(xù)水相和非連續(xù)有機(jī)相的混合物通入第 一過濾器設(shè)備的入口，所述第一過濾器設(shè)備包括具有入口、第一出口和第二出口的外殼，在 入口和第一出口之間限定第一流體流動路徑和在入口和第二出口之間限定第二流體流動 路徑，其中橫跨第一流體流動路徑設(shè)置了具有上游表面和下游表面的親水過濾器元件；將 該混合物切向于上游表面通過；將連續(xù)水相沿第一流體流動路徑通過親水過濾器元件并通 過第一出口，以及將水相減少的含非連續(xù)有機(jī)相的流體切向于上游表面通過并沿第二流體 流動路徑并通過第二出口，通過第二過濾器設(shè)備的入口，所述第二過濾器設(shè)備包括具有入 口、第一出口和第二出口的外殼，在入口和第一出口之間限定第一流體流動路徑和在入口 和第二出口之間限定第二流體流動路徑，其中橫跨第一流體流動路徑設(shè)置具有上游表面和 下游表面的疏水過濾器元件；將水相減少的含非連續(xù)有機(jī)相的流體切向于上游表面通過； 將非連續(xù)有機(jī)相沿第一流體流動路徑通過疏水過濾器元件并通過第一出口，以及將水相減 少的非連續(xù)有機(jī)相減少的流體切向于上游表面通過并沿第二流體流動路徑并通過第二出 □。
[0022] 優(yōu)選地，在合適的條件下回收至少通過疏水過濾器元件的非連續(xù)有機(jī)相以進(jìn)一步 加工，再循環(huán)或處置掉。
[0023] 在另一個實(shí)施方案中，其中流體混合物包括連續(xù)水相、非連續(xù)有機(jī)相和固相，該方 法包括將混合物通入第一過濾器設(shè)備的入口，將混合物切向于上游表面通過；將連續(xù)水相 沿第一流體流動路徑通過親水過濾器元件并通過第一出口，將水相減少的含非連續(xù)有機(jī)相 且含固體的流體切向于上游表面通過，并沿第二流體流動路徑并通過第二出口，通過第二 過濾器設(shè)備的入口，將水相減少的含非連續(xù)有機(jī)相且含固體的流體切向于上游表面通過； 將非連續(xù)有機(jī)相沿第一流體流動路徑通過疏水過濾器元件并通過第一出口，將水相減少的 非連續(xù)有機(jī)相減少的含固體的流體切向于上游表面通過，并沿第二流體流動路徑并通過第 二出口。
[0024] 在一些實(shí)施方案中，在新的（例如進(jìn)料）和/或附加的流體混合物通過第一過濾 器設(shè)備的入口之前，通過第二過濾器的第二出口的水相減少的非連續(xù)有機(jī)相減少的流體與 新的（例如進(jìn)料）和/或附加的流體混合物混合?？商娲兀蚋郊拥?，該方法可包括滲濾， 其中在新的和/或附加的流體混合物通過第一過濾器設(shè)備的入口之前，滲濾流體與新的和 /或附加的流體混合物混合。在一些實(shí)施方案中，通過第二過濾器的第二出口的水相減少的 非連續(xù)有機(jī)相減少的流體，在流體混合物通入第一過濾器設(shè)備的入口之前，并與滲濾流體 或新進(jìn)料流體和/或附加的流體混合之前可額外地減少固體（例如，通過截留物排放處）。
[0025] 在另一個實(shí)施方案中，該方法包括將連續(xù)水相和非連續(xù)有機(jī)相的混合物通入第一 過濾器設(shè)備的入口，所述第一過濾器設(shè)備包括具有入口、第一出口和第二出口的外殼，在入 口和第一出口之間限定第一流體流動路徑和在入口和第二出口之間限定第二流體流動路 徑，其中橫跨第一流體流動路徑設(shè)置具有上游表面和下游表面的疏水過濾器元件；將該混 合物通入入口并切向于上游表面通過；將非連續(xù)有機(jī)相沿第一流體流動路徑通過疏水過濾 器元件并通過第一出口，將非連續(xù)有機(jī)相減少的含水相的流體切向于上游表面通過并沿第 二流體流動路徑并通過第二出口，通過第二過濾器設(shè)備的入口，所述第二過濾器設(shè)備包括 具有入口、第一出口和第二出口的外殼，在入口和第一出口之間限定第一流體流動路徑和 在入口和第二出口之間限定第二流體流動路徑，其中橫跨第一流體流動路徑設(shè)置具有上游 表面和下游表面的親水過濾器元件；將非連續(xù)有機(jī)相減少的含水相的流體切向于上游表面 通過；將水相流體沿第一流體流動路徑通過親水過濾器元件并通過第一出口，將水相減少 的非連續(xù)有機(jī)相減少的流體切向于上游表面通過并沿第二流體流動路徑并通過第二出口。 在一些實(shí)施方案中，流體混合物包括連續(xù)水相、非連續(xù)有機(jī)相和固相，該方法包括將該混合 物通入第一過濾器設(shè)備的入口，將該混合物切向于上游表面通過；其中切向于上游表面通 過并沿設(shè)備的第二流體流動路徑通過第二出口的流體包括固體，如以上一般性討論的。
[0026] 在另一個實(shí)施方案中，該方法包括將連續(xù)水相和非連續(xù)有機(jī)相的混合物通入第一 過濾器設(shè)備的入口，所述第一過濾器設(shè)備包括具有入口、第一出口和第二出口的外殼，在入 口和第一出口之間限定第一流體流動路徑和在入口和第二出口之間限定第二流體流動路 徑，其中橫跨第一流體流動路徑設(shè)置具有上游表面和下游表面的親水過濾器元件；將該混 合物切向于上游表面通過；將連續(xù)水相沿第一流體流動路徑通過親水過濾器元件并通過第 一出口，將水相減少的含非連續(xù)有機(jī)相的流體切向于上游表面通過并沿第二流體流動路徑 并通過第二出口；且將連續(xù)水相和非連續(xù)有機(jī)相的混合物通入第二過濾器設(shè)備的入口，所 述第二過濾器設(shè)備包括具有入口、第一出口和第二出口的外殼，在入口和第一出口之間限 定第一流體流動路徑和在入口和第二出口之間限定第二流體流動路徑，其中橫跨第一流體 流動路徑設(shè)置具有上游表面和下游表面的疏水過濾器元件；將該混合物通過入口并切向于 上游表面通過；將非連續(xù)有機(jī)相沿第一流體流動路徑通過疏水過濾器元件并通過第一出 口，將非連續(xù)有機(jī)相減少的含水相的流體切向于上游表面通過并沿第二流體流動路徑并通 過第二出口。優(yōu)選地，該方法進(jìn)一步包括將水相減少的含非連續(xù)有機(jī)相的流體從第一設(shè)備 的第二出口通入容器，如進(jìn)料罐中，并將非連續(xù)有機(jī)相減少的含水相的流體從第二設(shè)備的 第二出口通入該容器，使得水相減少的含非連續(xù)有機(jī)相的流體和非連續(xù)有機(jī)相減少的含水 相的流體在該容器中組合。如果需要，可向組合補(bǔ)充附加的流體（例如，新的和/或附加的 混合物流體和/或滲濾流體），隨后通入如上所述的第一和第二過濾器設(shè)備中。
[0027] 例如，有機(jī)相可以是在混合物最初總體積的約5%至約15%的范圍內(nèi)，盡管有機(jī) 相可以小于混合物的5%，或大于混合物的15%。一般地，固相包括小顆粒，直徑數(shù)量級為 約10微米或更少。例如，固相可以是在混合物總體積的約10%至約20%的范圍內(nèi)，盡管固 相可以小于混合物的10%，或大于混合物的20%。
[0028] 不受限于任何特定機(jī)理，據(jù)信，當(dāng)包括多孔膜的疏水過濾器元件，優(yōu)選地，包括顆 粒涂層的多孔膜的疏水過濾器元件（其中顆粒涂層該膜的上游表面），被用于交叉流過濾 應(yīng)用（特別是固體顆粒大于油滴的情況）時，固體被提升離開，油滴被聚結(jié)成連續(xù)層并拖曳 至膜，導(dǎo)致改善滲透。
[0029] 許多系統(tǒng)構(gòu)造適用于本發(fā)明的實(shí)施方案，并在本領(lǐng)域內(nèi)公知。系統(tǒng)中的過濾器設(shè) 備可串聯(lián)設(shè)置（例如，如在圖1和2 -般性示出）。盡管圖1和2說明的實(shí)施方案展示包括 親水過濾器元件（圖1中的"親水組件"）的過濾器設(shè)備設(shè)置在包括疏水過濾器元件（圖1 中的"疏水組件"）的過濾器設(shè)備的上游，但是包括疏水過濾器元件的過濾器設(shè)備也可被設(shè) 置在包括親水過濾器元件的過濾器設(shè)備的上游?？商娲兀^濾器設(shè)備可在系統(tǒng)中并聯(lián)設(shè) 置，例如，如圖3A(單泵并聯(lián)回路）和圖3B(雙泵并聯(lián)回路）所示。本領(lǐng)域公知，使用并聯(lián) 回路可希望地提供通過相應(yīng)過濾器設(shè)備的不同流速，例如，通過使用過濾器設(shè)備下游的單 泵和流體控制設(shè)備（例如，閥），或通過使用雙泵（以及流量控制設(shè)備，如果需要）。
[0030] 系統(tǒng)可包括附加部件，例如，一個或多個再循環(huán)回路，滲濾罐和環(huán)路，一個或多個 截留物排放處（例如，用于獲得濃縮固體），和/或一個或多個附加泵。
[0031] 通常，當(dāng)流體流經(jīng)相應(yīng)過濾器設(shè)備時，操作該系統(tǒng)使得平衡水相和有機(jī)相減少的 速率以在希望時間段內(nèi)保持所需的整體濃度。例如，可操作該系統(tǒng)以保持進(jìn)料罐中的目標(biāo) 油水比。
[0032] 多種顆粒（優(yōu)選PTFE顆粒）適用于本發(fā)明，所述顆粒通常用載體流體提供，例 如，以顆粒流體和噴霧形式提供，包括以流體和噴霧形式的商購可得的的顆粒。通過本領(lǐng) 域已知的多種技術(shù)將顆粒涂層沉積在膜上，例如，噴涂（其中顆粒作為氣溶膠懸浮在噴霧 在膜上的液滴中），和浸涂（其中顆粒懸浮在膜被浸漬的液體中）。優(yōu)選地，顆粒懸浮在 揮發(fā)性載體液體中以施用于膜的表面上。適合的揮發(fā)性載體液體包括，例如，1，1，1，2_四 氟乙烷和甲醇。例如，包括PTFE顆粒的說明性的合適的噴霧、隔離劑和潤滑劑可購自 Mi 1 ler-Stephenson Chemical Company, Inc. , SPRAYON(Cleveland, OH),以及 Chem-Trend L. P. (Howell, MI)。
[0033] 顆?？删哂腥魏芜m合的平均粒徑，可以任何適合的濃度施用在膜表面上。通常， 顆粒的平均粒徑的范圍為約1微米至約6微米（在一些實(shí)施方案中，平均直徑在約3微米 至6微米的范圍內(nèi)），具有較大或較小平均粒徑的顆粒地可適用于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案。 通常，當(dāng)用噴槍施涂時，以至少約〇. 2gm/板的速率施涂顆粒，更通常的情況，適用以至少 0. 8gm/板的速率施涂。
[0034] 顆粒具有的臨界潤濕表面張力（CWST，例如在美國專利號US4, 925, 572中限定的） 為約25達(dá)因/厘米（約2. 5 X l(T2N/m)或更少，優(yōu)選地，范圍在約22達(dá)因/厘米至約16達(dá) 因 / 厘米（約 2. 2 X 10_2N/m 至約 1. 6 X 10_2N/m)。
[0035] 膜可以具有任何所希望的CWTS。CWTS可選自本領(lǐng)域已知的那些，例如，另外公開 在例如美國專利US5152905、5443743、5472621和6074869中的那些。
[0036] 通常，用于親水過濾器元件中的親水膜的CWTS至少為約72達(dá)因/厘米（約 7. 2Xl(T2N/m)。
[0037] 在那些疏水過濾器元件包括至少一個多孔疏水膜，且該膜缺少顆粒涂層的實(shí)施方 案中，膜的CWST為約25達(dá)因/厘米（約2. 5X l(T2N/m)或更少。在那些疏水過濾器元件包 括至少一個多孔膜并且膜的上游表面上具有顆粒涂層的實(shí)施方案中，膜（即在涂層下方） 可以是疏水的或親水的。通常，膜的CWST在從23達(dá)因/厘米（約2. 3X 10_2N/m)至約78 達(dá)因/厘米（約7. 8Xl(T2N/m)的范圍內(nèi)，但CWST可小于或大于那些值。
[0038] 多種膜，優(yōu)選聚合膜，適用于本發(fā)明，包括商購可得的膜。適合的聚合物包括，但不 限于，全氟聚烯烴，例如聚四氟乙烯（PTFE)、聚烯烴（例如聚丙烯和聚甲基戊烯）、聚酯、聚 酰胺（例如任何尼龍，例如Nylon 6,11，46,66和610)、聚酰亞胺、砜（例如聚砜，包括芳香 聚砜，例如聚醚砜、雙酚A聚砜、聚芳砜和聚苯砜）、聚偏鹵乙烯（包括聚偏氟乙烯（PVDF))、 丙烯酸類樹脂、聚丙烯腈、聚芳酰胺、聚亞芳基醚和硫醚，以及由齒代烯烴和不飽和腈制得 的聚合物和共聚物。
[0039] 其他適合的材料包括纖維素衍生物，例如醋酸纖維素、丙酸纖維素、醋酸-丙酸纖 維素、醋酸-丁酸纖維素和丁酸纖維素。
[0040] 適合的商購可得的膜包括，但不限于，從Pall公司可購得的商標(biāo)為SUP0R?、 VERSAP0R?，卿OSIDYNE?, ULTIPOR N66?, ULTIPOR?, FLU0R0DYNE?, L0PR0DYNE?、CARBOXYDYNE?、IMMUNODYNE?、BIODYNE A?、BIODYNE B?、 BIODYNE C?和MUSTANG?的那些。
[0041] 例如，膜的孔結(jié)構(gòu)取決于待處理流體的組成和/或有機(jī)相液滴的大小。該膜 可以具有任何適合的孔結(jié)構(gòu)，例如孔徑（例如，由泡點(diǎn)證明，或由描述在例如美國專利 US4340479中描述的&證明，或由毛細(xì)管冷凝流氣孔計表征）、平均流動孔徑（MFP)(例 如，當(dāng)用氣孔計證明時，例如Porvair氣孔計（Porvair plc，Norfolk, UK)，或可購得的商 標(biāo)為P0R0LUX的氣孔計（Porometer.com;Belgium))孔隙等級，孔徑（例如，當(dāng)用美國專利 US4925572中描述的改進(jìn)0SU F2試驗(yàn)表征時），或流體流經(jīng)多孔膜時一種或多種所關(guān)心的 材料的減少或允許通過其中的去除率。通常，每個膜具有的平均孔徑在約〇. 1至約〇. 8微 米的范圍內(nèi)，盡管平均孔徑可以大于或小于此范圍的尺寸。
[0042] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，膜具有多種構(gòu)造，包括平面狀、褶狀和/或中空圓柱狀。
[0043] -種或多種膜通常設(shè)置在外殼內(nèi)，所述外殼包括至少一個入口和至少一個出口并 在入口和出口之間限定至少一個流體流動路徑，其中膜橫跨該流體流動路徑以提供過濾器 設(shè)備或過濾器組件。在一個實(shí)施方案中，至少一個過濾器設(shè)備可包括具有入口、和第一出口 的外殼，在入口和第一出口之間限定第一流體流動路徑；和膜，在外殼內(nèi)橫跨第一流體流動 路徑設(shè)置該膜。
[0044] 優(yōu)選地，為了應(yīng)用切向流動，在外殼內(nèi)設(shè)置一個或多個膜，該外殼包括至少一個入 口和至少兩個出口并在入口和第一出口之間限定至少一個第一流體流動路徑，以及在入口 和第二出口之間限定第二流體流動路徑，其中膜橫跨第一流體流動路徑以提供過濾器組 件。在說明性實(shí)施方案中，第一過濾器設(shè)備和第二過濾器設(shè)備每個都包括交叉流過濾器組 件，該外殼還包括第二出口，并在入口和第二出口之間限定第二流體流動路徑，第一出口包 括濃縮物出口，第二出口包括滲透物出口，其中橫跨第一流體流動路徑設(shè)置膜為。
[0045] 過濾器設(shè)備或組件是可滅菌的。可以采用任何適合形狀且提供一個入口和一個或 多個出口的外殼。
[0046] 外殼可由任何適合的剛性不透性的材料制成，包括任何不透性的熱塑性材料，其 與被處理的流體相適應(yīng)。例如，外殼可由金屬例如不銹鋼制成，或由聚合物，例如透明或半 透明聚合物，諸如丙烯酸類、聚丙烯、聚苯乙烯或聚碳酸酯化樹脂制成。
[0047] 下面實(shí)施例進(jìn)一步解釋本發(fā)明，不應(yīng)理解為以任何方式限制本發(fā)明。
[0048] 實(shí)施例1
[0049] 本實(shí)施例證明使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的包括第一和第二過濾器設(shè)備的系統(tǒng)，與 僅使用第二過濾器設(shè)備相比具有改進(jìn)的效果。
[0050] 第一過濾器設(shè)備是MICR0ZA組件（Pall公司，Port Washington, NY)，其包括具有 0. 1微米（μ m)等級的親水不對稱中空纖維膜，該組件被設(shè)置為提供內(nèi)-外翻轉(zhuǎn)流動。有效 膜面積是〇. 12M2。
[0051] 第二過濾器設(shè)備包括單個平板膜。用懸浮在溶劑（Miller-Stephenson噴霧 MS-122V;平均顆粒尺寸6μπι，范圍1-20μπι)中的聚四氟乙烯（PTFE)顆粒（約18-20達(dá)因 /厘米的CWST)噴霧具有CWST為75-78達(dá)因/厘米的0. 45微米（μ m)的ULTIP0R尼龍6， 6膜（Pall公司，Port Washington，NY)，以在將成為膜的上游表面（設(shè)備中待與流體接觸 的第一表面）上提供顆粒涂層。平板形式的膜經(jīng)溶劑結(jié)合到在交叉流不銹鋼外殼內(nèi)的不銹 鋼載體上，以提供第二過濾器設(shè)備。外殼中有效的膜面積是0.0128M 2。涂層的表面被設(shè)置 為外殼內(nèi)的膜的上游表面。
[0052] 包括第一和第二過濾器設(shè)備的系統(tǒng)通常設(shè)置為如圖2 -般性所示。
[0053] 測試流體是90%水（代表連續(xù)水相）和10%十六烷（代表分散的有機(jī)相）。通過 每個過濾器設(shè)備的流速是每分鐘9加侖（GPM)。
[0054] 基于測試流體的最初進(jìn)料中十六烷的量，在這些試驗(yàn)中最大通過量可達(dá)253L/M2。
[0055] 僅十六烷通過第二過濾器設(shè)備。
[0056] 如圖4所示，以L/M2(X_軸）計十六烷的通過量和以升/每平方米每小時計十六烷 的通量（LMHdnTWY-軸）的圖展示對于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的兩個過濾器系統(tǒng)，通量 達(dá)到725LMH，總通過量達(dá)到253L/M 2,然而僅使用第二過濾器設(shè)備，展示通量達(dá)到約225LMH， 總通過量達(dá)到245L/M2。該圖還展示了對于這兩個過濾器系統(tǒng)，在處理過程中去除水保持了 油的濃度并改進(jìn)了整體性能，因?yàn)樵谳^長時間段內(nèi)保持高通量。
[0057] 實(shí)施例2
[0058] 本實(shí)施例證明使用相據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施方案的包括第一和第二過濾器設(shè)備的 系統(tǒng)，與僅使用第二過濾器設(shè)備相比具有改進(jìn)的效果。
[0059] 第一過濾器設(shè)備是MICR0ZA組件（Pall公司，Port Washington, NY)，其包括實(shí)施 例1所描述的親水不對稱中空纖維膜。
[0060] 第二過濾器設(shè)備包括單個平板膜。用如實(shí)施例1所描述的聚四氟乙烯（PTFE)顆 粒噴霧0· 45微米（μ m)的聚四氟乙烯（PTFE)膜（CWST為25達(dá)因/厘米，EMFL0N，Pall公 司，East Hills，NY)。平板形式的膜經(jīng)溶劑結(jié)合到在交叉流不銹鋼外殼內(nèi)的不銹鋼載體上， 以提供第二過濾器設(shè)備。外殼內(nèi)有效的膜面積是0.0128M 2。涂層的表面被設(shè)置為外殼內(nèi)的 膜的上游表面。
[0061] 包括第一和第二過濾器設(shè)備的系統(tǒng)設(shè)置為如圖2 -般性所示。
[0062] 測試流體是90%水（代表連續(xù)水相）和10%十六烷（代表分散的有機(jī)相）。通過 每個過濾器設(shè)備的流速是1. 5至2GPM。
[0063] 基于測試流體的最初進(jìn)料中十六烷的量，在這些試驗(yàn)中最大通過量可達(dá)253L/M2。
[0064] 僅十六烷通過第二過濾器設(shè)備。
[0065] 如圖5所示，以L/M2(X_軸）計十六烷通過量和以升/每平方米每小時計十六烷 的通量（LMHan^Oa-軸）的圖表展示了對于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的兩個過濾器系 統(tǒng)，通量達(dá)到350LMH，總通過量達(dá)到240L/M 2。然而僅使用第二過濾器設(shè)備，展示通量達(dá)到 約160LMH，總通過量達(dá)到225L/M2。該圖還展示了對于這兩個過濾器系統(tǒng)，在處理過程中去 除水保持了油的濃度并改進(jìn)了整體性能，因?yàn)樵谳^長時間段內(nèi)保持高通量。
[0066] 本文引用的所有參考文獻(xiàn)，包括出版物、專利申請和專利，通過參考并入本文，弓丨 用程度如同各參考文獻(xiàn)被單獨(dú)和特別地說明以通過參考并入本文并且以其整體列舉。
[0067] 術(shù)語（冠詞）"一個（a) "和"一種（an) "和"該（the) "以及類似的用語在描述本 發(fā)明的上下文中（特別是在下面的權(quán)利要求的上下文中）被解釋為覆蓋單數(shù)和復(fù)數(shù)，除非 本文另外說明或上下文明顯矛盾。后接一系列的一個或多個項目的術(shù)語"至少一種"的（例 如，"A和B中的至少一種"）的使用應(yīng)理解為意味著選自所列項目中的一項（A或B)或兩 種或多種所列項目的任何組合（A和B)，除非在此另外說明或通過上下文看出明顯矛盾。術(shù) 語"包含"，"具有" "包括"和"含有"解釋為開放式的術(shù)語（意指"包括，但不限于"，），除非 另外說明。本文中數(shù)值范圍僅僅意指用作單獨(dú)涉及的各個落入范圍內(nèi)的單個數(shù)值的簡記方 法，除非本文另外說明，各個單個的數(shù)值被合并到說明書中，如同其被本文單獨(dú)引用。本文 描述的所有方法可以按照任意合適的順序?qū)嵤潜疚牧硗庹f明或上下文明顯矛盾。任 何一個和全部實(shí)例的使用，或本文提供的示例性語言（例如"如"、"例如"），僅僅意指更好 地闡明發(fā)明，而不對發(fā)明的范圍施加限制，除非另外聲明。說明書中沒有語言被解釋為表明 任何未聲明的成分是實(shí)施本發(fā)明必不可少的。
[0068] 本文描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，包括發(fā)明人所知的實(shí)施發(fā)明的最佳模式。這 些優(yōu)選實(shí)施方式中的變體對于閱讀了前述說明書的普通技術(shù)人員來說是顯而易見的。發(fā)明 人預(yù)計本領(lǐng)域技術(shù)人員適當(dāng)時會采用這種變體，并且發(fā)明人還傾向于與本文詳細(xì)描述不同 地實(shí)施的發(fā)明。因此，本發(fā)明包括適用的法律所允許的本文所附的權(quán)利要求中記載的主題 的所有改進(jìn)和等同物。此外，本發(fā)明包括上述元素在所有可能的變體中的任意組合，除非本 文另外說明或上下文明顯矛盾。
【權(quán)利要求】
1. 一種處理包括有機(jī)相的流體的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括： 第一過濾器設(shè)備；和 第二過濾器設(shè)備； 第一過濾器設(shè)備包括具有入口、第一出口和第二出口的外殼，在入口和第一出口之間 限定第一流體流動路徑和在入口和第二出口之間限定第二流體流動路徑，以及包括橫跨第 一流體流動路徑的多孔親水膜的親水過濾器元件；和 第二過濾器設(shè)備包括具有入口、第一出口和第二出口的外殼，在入口和第一出口之間 限定第一流體流動路徑和在入口和第二出口之間限定第二流體流動路徑，以及橫跨第一流 體流動路徑的疏水過濾器元件。
2. 權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中第一過濾器設(shè)備和第二流體過濾器設(shè)備并聯(lián)設(shè)置。
3. 權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中第一過濾器設(shè)備和第二流體過濾器設(shè)備串聯(lián)設(shè)置。
4. 權(quán)利要求1至3任一項的系統(tǒng)，其中疏水過濾器元件包括多孔疏水膜。
5. 權(quán)利要求1至3任一項的系統(tǒng)，其中疏水過濾器元件包括顆粒涂層的多孔親水膜或 顆粒涂層的多孔疏水膜，其中顆粒具有的臨界潤濕表面張力CWST為約25達(dá)因/厘米（約 2. 5X10_2N/m)或更少。
6. -種處理包括連續(xù)水相和非連續(xù)有機(jī)相的流體混合物的方法，該方法包括： 將混合物通入第一過濾器設(shè)備的入口，所述第一過濾器設(shè)備包括具有入口、第一出口 和第二出口的外殼，在入口和第一出口之間限定第一流體流動路徑和在入口和第二出口之 間限定第二流體流動路徑，其中橫跨第一流體流動路徑設(shè)置具有上游表面和下游表面且包 括多孔親水膜的親水過濾器元件； 將混合物切向于親水過濾器元件的上游表面通過； 將連續(xù)水相沿第一流體流動路徑通過親水過濾器元件并通過第一出口；且 將水相減少的含非連續(xù)有機(jī)相的流體切向于親水過濾器元件的上游表面通過并沿第 二流體流動路徑并通過第二出口，通過第二過濾器設(shè)備的入口，所述第二過濾器設(shè)備包括 具有入口、第一出口和第二出口的外殼，在入口和第一出口之間限定第一流體流動路徑和 在入口和第二出口之間限定第二流體流動路徑，其中橫跨第一流體流動路徑設(shè)置具有上游 表面和下游表面的疏水過濾器元件； 將水相減少的含非連續(xù)有機(jī)相的流體切向于疏水過濾器元件的上游表面通過； 將非連續(xù)有機(jī)相沿第一流體流動路徑通過疏水過濾器元件并通過第一出口；并 將水相減少的非連續(xù)有機(jī)相減少的流體切向于疏水過濾器元件的上游表面通過并沿 第二流體流動路徑并通過第二出口。
7. 權(quán)利要求6的方法，其中流體混合物包括連續(xù)水相、非連續(xù)有機(jī)相和固相，此方法包 括： 將混合物通入第一過濾器設(shè)備的入口，將混合物切向于親水過濾器元件的上游表面通 過； 將連續(xù)水相沿第一流體流動路徑通過親水過濾器元件并通過第一出口；且 將水相減少的含非連續(xù)有機(jī)相且含固體的流體切向于親水過濾器元件的上游表面通 過，并沿第二流體流動路徑并通過第二出口，通過第二過濾器設(shè)備的入口； 將水相減少的含非連續(xù)有機(jī)相且含固體的流體切向于疏水過濾器元件的上游表面通 過； 將非連續(xù)有機(jī)相沿第一流體流動路徑通過疏水過濾器元件并通過第一出口；并 將水相減少的非連續(xù)有機(jī)相減少的含固體的流體切向于疏水過濾器元件的上游表面 通過，并沿第二流體流動路徑并通過第二出口。
8. 權(quán)利要求6或7的方法，進(jìn)一步包括：在新的或附加的流體混合物通入第一過濾器 設(shè)備的入口之前，水相減少的非連續(xù)有機(jī)相減少的流體從第二過濾器設(shè)備的第二出口通 過，并與新的或附加的流體混合物混合。
9. 權(quán)利要求6-8任一項的方法，進(jìn)一步包括在新的或附加的流體混合物通入第一過濾 器設(shè)備的入口之前，將滲濾流體與新的或附加的流體混合物混合。
【文檔編號】B01D17/022GK104289009SQ201410413329
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月21日
【發(fā)明者】J·D·布蘭特利, J·M·迪特茲 申請人:帕爾公司